金屬波紋管要求熔深焊透,不含氧化物夾雜,熱影響區(qū)盡可能小,鎢極惰性氣體保護(hù)的氬弧焊具有較好的適應(yīng)性,焊接質(zhì)量高、焊透性能好,其產(chǎn)品在化工、核工業(yè)和食品等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用?!?
焊接速度不高是氬弧焊的不足之處,為提高焊接速度,國(guó)外研究開發(fā)了多種方法。其中由單電極單焊炬發(fā)展采用多電極多焊炬的焊接方法在生產(chǎn)中應(yīng)用。70年代德國(guó)首先采用多焊炬沿焊縫方向直線排列,形成長(zhǎng)形熱流分布,明顯提高焊速。一般采用三電極焊炬的氬弧焊,焊接鋼管壁厚S≥2mm,焊接速度比單焊炬提高3-4倍,焊接質(zhì)量也得以改善。氬弧焊與等離子焊組合可以焊接更大壁厚的鋼管,此外,在氬氣中5-10%的氫氣,再采用高頻脈沖焊接電源,也可提高焊接速度。
管壁變薄量的控制單波連續(xù)成型和多波一次成型方法雖然不同,但促成管壁變薄的條件是相同的。在管坯材料、狀態(tài)、波紋幾何尺寸既定的情況下,波紋管管壁的變薄量就取決于成型工作壓力的大小和模片、推模開間距離的大小。成型工作壓力愈大,變薄量就愈大。也就是說,波紋管管壁的變薄量與成型工作壓力的大小成正比;與模片、推模開間距離的大小成反比。但須指出,它們是有限的,有條件的,既不可能產(chǎn)生大到百分之百變薄的情況,也不可能出現(xiàn)小到完全無變薄的結(jié)果。用單波連續(xù)成型的方法,其成型工作壓力和模片、推模開間距離的選擇,必須符合PL曲線。
PL曲線是用實(shí)驗(yàn)的方法求得的。不同材料,不同規(guī)格的波紋管,其PL曲線也各不相同,但無論哪一種波紋管的成型,都有一個(gè)許用成型工作壓力的上限值 和一個(gè)許用模片、推模開間距離的上限值 在波紋成型的過程中,如果無限加大成型工作壓力,則可能使波紋部分產(chǎn)生大到極限的變薄量,以至爆破。如果模片、推模開間距離超過其上限值,則可能在充液壓以后,由于初波過小,而導(dǎo)致進(jìn)推模時(shí)管坯料產(chǎn)生軸向滑移,直至滑移到模片、推模開間距離符合PL曲線時(shí),方能成型。這樣,由于滑移,結(jié)果成型出來的波紋管的波谷寬度就會(huì)加大,不符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)不銹鋼材料的波紋管,由于液壓脈動(dòng)的作用和材料冷硬特性,可能成型出外徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)尺寸的波紋管,或根本成型不出波紋來。
由此看來,只有在充液壓以后,管坯上產(chǎn)生一定尺寸的初波,波紋管才具備成型的條件。這個(gè)條件的形成,從管坯料軸向剖面上來分析,相當(dāng)于弓形的弦長(zhǎng)變成了弧長(zhǎng)。在此過程中,管坯料沒有軸向補(bǔ)償或沒有足夠的軸向補(bǔ)償,當(dāng)然管壁必定變薄。
金屬波紋管管壁的最大變薄量
對(duì)于金屬波紋管在液壓成型過程中管壁變薄的問題,可以用面積比的方法來分析。因?yàn)閺牟ü鹊椎讲ǚ屙?,管壁的變薄量近似地呈線性遞增。所以,最大變薄量近似為兩倍的最大平均變薄量,而最大平均變薄量是由展開波紋管一個(gè)波距后的表面積和成型前最小預(yù)定坯料的表面積兩個(gè)量所決定的。
所謂展開一個(gè)波距的表面積A 是下述三個(gè)量的總和:
()兩個(gè)相同外徑D 、相同內(nèi)徑D 的圓環(huán)模片面積A , ()一個(gè)以 為半徑的波峰的半圓弧按D 為半徑旋轉(zhuǎn)所得的曲面積A (見圖5-5)。先求:再得()一個(gè)以 為半徑的波谷的半圓弧按D 為半徑旋轉(zhuǎn)所得的曲面積A (見圖5-6)。先求
所謂成型前最小預(yù)定坯料表面積A 是下述三個(gè)量的總和(件圖5-7):
()以1/2模片厚度L 為長(zhǎng)度的管坯圓柱表面積A : ()以模片、推模最小開間距離L 為長(zhǎng)度的管坯料圓柱表面積A ()以推模端面和內(nèi)孔倒角L 為長(zhǎng)度的管坯料圓柱表面積A 因此, 最大平均變薄量 最大變薄量
額定變薄量的控制
在工程上,各種不同使用場(chǎng)合的波紋管,對(duì)管壁變薄量要求的嚴(yán)格程度亦不相同。一般來講,總是希望管壁變薄量越小越好。但是,既然采用液壓成型的方法,管壁的變薄就是不可避免的。因此,在波紋管成型工藝過程中,如何保證管壁變薄量小于或等于設(shè)計(jì)確立的額定變薄量 ,是一個(gè)十分重要的問題。
從上述關(guān)于管壁最大變薄量的公式出發(fā),管壁變薄量與成型前預(yù)定坯料表面積有關(guān),而成型之前的預(yù)定坯料表面積又與L 、L 、L 這三個(gè)量有關(guān)。其中,L 是一個(gè)可以調(diào)節(jié)的變量。所以,為了控制管壁的額定變薄量,可以用調(diào)節(jié)L 的方法來實(shí)現(xiàn)。它和前述的PL曲線所反映的實(shí)質(zhì)是一致的。根據(jù)設(shè)計(jì)確立的管壁額定變薄量可以按下式計(jì)算結(jié)果調(diào)定L 值:
例題:金屬波紋管幾何尺寸為外徑D=120毫米,通徑 =102毫米,波距T=9毫米,波谷半圓弧半徑 =2。1毫米,壁厚 =0。3毫米。要求保證波紋管管壁最大變薄量不超過其原壁厚的20%。
求:成型時(shí),模片、推模最小開間距離L?
解:若L =1。8毫米;L =2毫米結(jié)果:為保證其最大變薄量不超過20%,成型時(shí),模片、推模開間最小距離不得小于18。184毫米。
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